DE102010017455B4

DE102010017455B4 - Apparatus and method for testing the fatigue life of a body

Info

Publication number: DE102010017455B4
Application number: DE201010017455
Authority: DE
Inventors: Dr. Rödling Steffen; Matthias Decker; Dr. Fröschl Jürgen
Original assignee: IABG Industrieanlagen Betriebs GmbH
Current assignee: IABG Industrieanlagen Betriebs GmbH
Priority date: 2010-06-18
Filing date: 2010-06-18
Publication date: 2013-11-07
Anticipated expiration: 2030-06-19
Also published as: DE102010017455A1

Abstract

Vorrichtung zur Prüfung der Betriebsfestigkeit eines Körpers mit – Haltemitteln (10a, 10b) zur drehbaren Lagerung des Körpers um eine Drehachse, wobei wenigstens ein erstes und/oder ein zweites Haltemittel (10a, 10b) jeweils aus einer mit der Drehachse fluchtenden Ruhestellung in eine ausgelenkte Prüfbetriebsstellung um eine Schwenkachse schwenkbar ist, – wenigstens einem Drehantrieb (11) zur Erzeugung einer Drehbewegung des Körpers um die Drehachse und – einer Belastungseinrichtung (12) zur Einleitung einer Prüflast in den Körper, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastungseinrichtung (12) wenigstens einen ersten Linearantrieb (13a) aufweist, der zur Erzeugung einer parallel zur Drehachse wirkenden ersten Axialkraft ausgebildet ist, und das erste schwenkbare Haltemittel (10a) ein erstes Hebelelement (14a) aufweist, das mit dem ersten Linearantrieb (13a) verbunden ist derart, dass in den Körper ein Biegemoment einleitbar ist, wobei die Belastungseinrichtung (12) wenigstens einen zweiten Linearantrieb (13b) aufweist, der zur Erzeugung einer parallel zur Drehachse wirkenden zweiten Axialkraft ausgebildet und mit dem ersten und/oder zweiten Halteelement (10a, 10b) verbunden ist derart, dass in den Körper eine das Biegemoment überlagernde Axialkraft unabhängig vom Biegemoment einleitbar ist.Device for testing the fatigue strength of a body with - holding means (10a, 10b) for rotatably supporting the body about a rotation axis, wherein at least a first and / or a second holding means (10a, 10b) in each case from a rest position aligned with the axis of rotation in a deflected Test operating position is pivotable about a pivot axis, - at least one rotary drive (11) for generating a rotational movement of the body about the axis of rotation and - a loading device (12) for introducing a test load into the body, characterized in that the loading device (12) at least a first Linear drive (13a) which is designed to generate a parallel to the axis of rotation acting first axial force, and the first pivotable holding means (10a) has a first lever member (14a) which is connected to the first linear drive (13a) such that in the Body is a bending moment can be introduced, wherein the loading device (12) least s has a second linear drive (13b) which is designed to generate a second axial force acting parallel to the axis of rotation and connected to the first and / or second holding element (10a, 10b) such that an axial force superimposed on the bending moment in the body independent of the bending moment can be introduced.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Prüfung der Betriebsfestigkeit eines Körpers. Eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus FR 2 411 403 bekannt.The invention relates to a device and a method for testing the fatigue strength of a body. An apparatus with the features of the preamble of claim 1 is made FR 2 411 403 known.

Umlaufbiegeprüfungen bieten eine kostengünstige Möglichkeit, die Betriebsfestigkeit von Körpern zu untersuchen. Dazu sind Prüfstände für die Aufbringung zyklischer Belastungen bekannt, wie beispielsweise aus DE 43 23 718 C2 , die auf die Anmelderin zurückgeht und eine Prüfmaschine für die Umlaufbiegemomente langer Rundstäbe offenbart. Die Maschine umfasst zwei parallel angeordnete Hubvorrichtungen, die an zwei zur Einspannung des Rundstabes vorgesehenen Lagern angreifen. Die Höhenlage der Lager ist durch die Hubvorrichtungen veränderbar, wodurch im Rundstab ein umlaufendes Biegemoment einstellbar ist. Diese Maschine eignet sich nur zur Prüfung der Betriebsfestigkeit langer Rundstäbe. Ferner kann bei dieser Prüfmaschine ausschließlich eine wechselnde Umlaufbiegebelastung auf den Rundstab aufgebracht werden.Recirculation bending tests provide a cost effective way to study the fatigue life of bodies. For this test stands for the application of cyclic loads are known, such as from DE 43 23 718 C2 , which is based on the Applicant and discloses a testing machine for the Umlaufbiegemomente long rods. The machine comprises two parallel lifting devices which engage two bearings provided for clamping the round bar. The altitude of the bearings can be changed by the lifting devices, whereby a circumferential bending moment is adjustable in the round bar. This machine is only suitable for testing the durability of long round bars. Furthermore, in this testing machine exclusively an alternating Umlaufbiegebelastung be applied to the round rod.

FR 2 247 139 offenbart einen Umlaufbiegeprüfstand, bei dem eine Rundprobe drehbar an beiden Enden eingespannt ist. Die dazu vorgesehenen Spannmittel sind jeweils mit horizontal angeordneten Hebelarmen verbunden, an deren Enden Gewichte befestigt sind, die entlang der Hebelarme verschiebbar sind. Dadurch wird ein Moment auf die Spannmittel ausgeübt, das in der Rundprobe das gewünschte Biegemoment erzeugt. FR 2 247 139 discloses a rotary flexure test bench in which a round sample is rotatably clamped at both ends. The clamping means provided for this purpose are each connected to horizontally arranged lever arms, at the ends of which weights are fastened which are displaceable along the lever arms. As a result, a moment is exerted on the clamping means, which generates the desired bending moment in the round sample.

Der Prüfstand ist manuell zu bedienen und erlaubt nur eine eingeschränkte Überlagerung verschiedener Lastfälle. Dabei kann nur ein wechselndes Biegemoment auf den Prüfkörper aufgebracht werden.The test stand is to be operated manually and allows only a limited superimposition of different load cases. In this case, only a changing bending moment can be applied to the test specimen.

WO 2007/042275 A1 beschreibt eine Prüfmaschine zur Prüfung eines Probekörpers bei überlagerter Umlaufbiege- und Torsionsbeanspruchung. Dazu weist die Maschine ein Hubgestänge auf, das mit einer senkrecht zur Drehachse des Prüfkörpers wirkenden Kraft betätigt wird. Das Hubgestänge greift jeweils an den beiden Spannmittel für den Probekörper an und lenkt diese bei entsprechender Beaufschlagung aus einer fluchtenden Ruhestellung in eine angestellte Prüfstellung aus, wodurch ein Biegemoment im Probekörper induziert wird. Die beiden Spannmittel sind jeweils mit einem Drehantrieb verbunden, so dass bei entsprechender Einstellung der jeweiligen Drehmomente ein Torsionsmoment im Probekörper erzeugt wird, dass der Umlaufbiegemoment überlagert wird. Die Simulation anderer Lastkombinationen ist nicht vorgesehen. Ebenso kann wiederum nur ein wechselndes Umlaufbiegemoment auf den Prüfkörper aufgebracht werden. WO 2007/042275 A1 describes a testing machine for testing a specimen with superimposed Umlaufbiege- and torsional stress. For this purpose, the machine has a lifting linkage which is actuated by a force acting perpendicular to the axis of rotation of the test body. The lifting linkage engages in each case on the two clamping means for the test specimen and deflects them under appropriate loading from an aligned rest position into an employed test position, whereby a bending moment is induced in the test specimen. The two clamping means are each connected to a rotary drive, so that with a corresponding adjustment of the respective torques, a torsional moment is generated in the test specimen that the rotational bending moment is superimposed. The simulation of other load combinations is not planned. Likewise, in turn, only a variable Umlaufbiegemoment be applied to the specimen.

Die eingangs genannte FR 2 411 403 offenbart einen Prüfstand, der die Kombination unterschiedlicher Belastungen ermöglicht. Dazu weist der bekannte Prüfstand eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Umlaufbiegemoments in einem Rundkörper auf, die sich aus zwei koaxial übereinander angeordneten Hohlspindeln zusammensetzt. Die radial innen angeordnete Spindel ist durch zwei Lager mit einer unterbrochenen Hauptwelle verbunden, zwischen deren Segmenten der zu untersuchende Rundkörper eingespannt ist. Die innere Spindel und die koaxial angeordnete äußere Spindel sind durch Zylinder verbunden. Die äußere Spindel ist durch weitere Zylinder gelagert, wobei die äußere Spindel ortsfest und die innere Spindel relativ dazu drehbar ist. Durch diese Doppelspindelanordnung wird ein Umlaufbiegemoment auf den Rundkörper übertragen. Zusätzlich ist ein Segment der Hauptwelle durch einen Ringkolben mit einer Axialkraft beaufschlagbar, die dem Umlaufbiegemoment überlagert werden kann. Die bekannte Maschine hat den Nachteil, dass der Aufbau aufwändig und kompliziert ist.The aforementioned FR 2 411 403 discloses a test bench that allows the combination of different loads. For this purpose, the known test stand on a device for generating a Umlaufbiegemoments in a round body, which is composed of two coaxial superposed hollow spindles. The radially inwardly disposed spindle is connected by two bearings with a broken main shaft, is clamped between the segments of the examined round body. The inner spindle and the coaxially arranged outer spindle are connected by cylinders. The outer spindle is supported by further cylinders, the outer spindle being stationary and the inner spindle being rotatable relative thereto. By this double spindle arrangement, a rotational bending moment is transmitted to the round body. In addition, a segment of the main shaft can be acted upon by an annular piston with an axial force, which can be superimposed on the rotational bending moment. The known machine has the disadvantage that the structure is complicated and complicated.

Neben den bekannten servomechanischen Prüfständen sind auch Resonanzprüfstände bekannt, die eine Überlagerung verschiedener Lastfälle ermöglichen. Allerdings sind diese Prüfanlagen nicht zur Prüfung unter Umlaufbiegebeanspruchung geeignet.In addition to the known servo-mechanical test stands, resonance test stands are also known, which enable a superposition of different load cases. However, these test facilities are not suitable for testing under Umlaufbiegebeanspruchung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Prüfung der Betriebsfestigkeit eines Körpers anzugeben, die eine Umlaufbiegeprüfung auch mit einem anderen als rein wechselndem Biegemoment ermöglicht und einfach aufgebaut ist. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein entsprechendes Verfahren anzugeben.The invention has for its object to provide a device for testing the fatigue strength of a body that allows a circulation bending test with other than purely changing bending moment and is simple. The invention is further based on the object of specifying a corresponding method.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe im Hinblick auf die Vorrichtung durch den Gegenstand des Anspruchs 1 und im Hinblick auf das Verfahren durch den Gegenstand des Anspruchs 7 gelöst.According to the invention this object is achieved with respect to the device by the subject-matter of claim 1 and with regard to the method by the subject-matter of claim 7.

Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, eine Vorrichtung zur Prüfung der Betriebsfestigkeit eines Körpers anzugeben, die Haltemittel zur drehbaren Lagerung des Körpers um eine Drehachse aufweist, wobei wenigstens ein erstes Haltemittel, insbesondere ein erstes und ein zweites Haltemittel jeweils aus einer mit der Drehachse fluchtenden Ruhestellung in eine ausgelenkte Prüfbetriebsstellung um eine Schwenkachse schwenkbar ist. Ein Haltemittel kann dabei axial verschieblich sein. Die Vorrichtung weist wenigstens einen Drehantrieb zur Erzeugung einer Drehbewegung des Körpers um die Drehachse sowie eine Belastungseinrichtung zur Einleitung einer Prüflast in den Körper auf. Die Belastungseinrichtung weist wenigstens einen ersten Linearantrieb auf, der zur Erzeugung einer parallel zur Drehachse wirkenden ersten Axialkraft ausgebildet ist. Das erste schwenkbare Haltemittel weist ein erstes Hebelelement auf, wobei der erste Linearantrieb mit dem ersten Hebelelement zusammenwirkt derart, dass in den Körper ein Biegemoment, insbesondere ein mit einer Axialkraft kombiniertes Biegemoment, einleitbar ist.The invention is based on the idea to provide a device for testing the fatigue strength of a body having holding means for rotatably supporting the body about an axis of rotation, wherein at least a first holding means, in particular a first and a second holding means each of a aligned with the axis of rotation rest position is pivotable about a pivot axis in a deflected Prüfbetriebsstellung. A holding means can be axially displaceable. The device has at least one rotary drive for generating a rotational movement of the body about the axis of rotation and a loading device for introducing a test load into the body. The Loading device has at least one first linear drive, which is designed to generate a parallel to the axis of rotation acting first axial force. The first pivotable holding means has a first lever element, wherein the first linear drive cooperates with the first lever element such that a bending moment, in particular a bending moment combined with an axial force, can be introduced into the body.

Im Unterschied zum Stand der Technik wird das Umlaufbiegemoment nicht durch eine normal zur Drehachse wirkende Hubeinrichtung erzeugt, die an den Haltemitteln angreift. Vielmehr wird erfindungsgemäß eine parallel zur Drehachse wirkende erste Axialkraft durch einen Linearantrieb erzeugt. Die Axialkraft greift an einem Hebelelement an und erzeugt dadurch im Körper ein Biegemoment, bzw. bei Drehung des Körpers ein Umlaufbiegemoment. Der Aufbau der Prüfmaschine bzw. der Vorrichtung zur Prüfung der Betriebsfestigkeit kann dabei durch die Hebelanordnung zusammen mit der parallel zur Drehachse wirkenden Axialkraft erheblich vereinfacht werden. Dabei wird von der Erfindung auch der Fall umfasst, dass auf Grund der parallel zur Drehachse wirkenden Axialkraft im Prüfkörper zusätzlich zum Biegemoment eine Axialkraft auftritt. Dadurch entsteht während einer Umdrehung des Prüfkörpers eine andere als rein wechselnde Biegebeanspruchung. Das erste Hebelelement ist also mit dem ersten Linearantrieb verbunden derart, dass in den Körper ein Biegemoment, insbesondere ein mit einer Axialkraft kombiniertes Biegemoment einleitbar ist.In contrast to the prior art, the rotational bending moment is not generated by a normal to the rotation axis acting lifting device which acts on the holding means. Rather, according to the invention, a first axial force acting parallel to the axis of rotation is generated by a linear drive. The axial force acts on a lever element and thereby generates a bending moment in the body, or a rotational bending moment when the body rotates. The structure of the testing machine or the device for testing the fatigue strength can be considerably simplified by the lever arrangement together with the axial force acting parallel to the axis of rotation. In this case, the invention also includes the case that due to the axial force acting parallel to the axis of rotation in the test body in addition to the bending moment an axial force occurs. As a result, during a revolution of the test specimen, a bending load other than purely alternating arises. The first lever element is thus connected to the first linear drive such that a bending moment, in particular a bending moment combined with an axial force, can be introduced into the body.

Die Belastungseinrichtung weist wenigstens einen zweiten Linearantrieb auf, der zur Erzeugung einer parallel zur Drehachse wirkenden zweiten Axialkraft ausgebildet ist und mit dem ersten und/oder zweiten Halteelement zusammenwirkt derart, dass in den Körper eine vom eingeleiteten Biegemoment unabhängige überlagernde Axialkraft, insbesondere eine variabel einstellbare Axialkraft, einleitbar ist. Die zweite Axialkraft ist unabhängig vom jeweiligen Biegemoment einstellbar.The loading device has at least one second linear drive which is designed to generate a second axial force acting parallel to the axis of rotation and interacts with the first and / or second holding element such that an axial force which is independent of the introduced bending moment, in particular a variably adjustable axial force, enters the body , is introducible. The second axial force is independent of the respective bending moment adjustable.

Der Vorteil liegt darin, dass die Mittelspannung der Umlaufbiegebelastung durch die in den Körper einleitbare Axialkraft variabel einstellbar ist, so dass die Mittelspannungsempfindlichkeit bei der Prüfung der Betriebsfestigkeit unter Umlaufbiegebelastung berücksichtigt werden kann. Dazu wird dasselbe Konzept wie bei der Erzeugung der Umlaufbiegespannung benutzt, nämlich die Erzeugung einer parallel zur Drehachse wirkenden zweiten Axialkraft mittels eines Linearantriebs. Diese Anordnung ermöglicht einen einfachen Aufbau der Vorrichtung insbesondere im Zusammenhang mit dem ersten Linearantrieb zur Erzeugung des Umlaufbiegemoments. Diese bevorzugte Ausführungsform ermöglicht auch die Prüfung unter wechselndem Biegemoment.The advantage lies in the fact that the mean stress of the circulating bending load can be variably adjusted by the axial force which can be introduced into the body, so that the medium-voltage sensitivity can be taken into account in the examination of the fatigue strength under circulating bending stress. For this purpose, the same concept as in the generation of the Umlaufbiegespannung is used, namely the generation of a parallel to the axis of rotation acting second axial force by means of a linear drive. This arrangement allows a simple construction of the device, in particular in connection with the first linear drive for generating the Umlaufbiegemoments. This preferred embodiment also allows the test under changing bending moment.

Das zweite Haltemittel kann wenigstens ein zweites Hebelelement aufweisen, wodurch die Voraussetzung für verschiedene Weiterbildungen der Prüfvorrichtung geschaffen wird. So kann der erste Linearantrieb mit dem zweiten Haltemittel, insbesondere mit dem zweiten Hebelelement verbunden sein. Durch die Verbindung des ersten Linearantriebs mit den beiden ersten und zweiten Haltemitteln wird erreicht, dass das Umlaufbiegemoment durch die beiden Haltemittel in den Körper eingeleitet wird, ohne dass dazu eine separate Lagerung oder Aufhängung des ersten Linearantriebs notwendig ist. Dadurch wird ein kompakter Aufbau der Vorrichtung erreicht.The second holding means may comprise at least a second lever element, whereby the condition for different developments of the testing device is provided. Thus, the first linear drive can be connected to the second holding means, in particular to the second lever element. By connecting the first linear drive with the two first and second holding means is achieved that the rotational bending moment is introduced by the two holding means in the body, without requiring a separate storage or suspension of the first linear drive is necessary. As a result, a compact construction of the device is achieved.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Linearantrieb mit dem ersten Hebelelement des ersten Haltemittels verbunden, wobei die Drehachse zwischen den Verbindungen des ersten Hebelelements mit dem ersten und zweiten Linearantrieb angeordnet ist. Damit greifen die beiden Linearantriebe am selben Hebelelement auf gegenüber angeordneten Seiten der Drehachse an. Diese Anordnung ermöglicht die Überlagerung eines Umlaufbiegemoments durch eine Axialkraft, insbesondere eine Druck- oder Zugkraft, die in Richtung der Drehachse bzw. in Richtung der Längsachse des Prüfkörpers wirkt bei einfachem Aufbau der Vorrichtung.In a further preferred embodiment, the second linear drive is connected to the first lever element of the first holding means, wherein the axis of rotation is arranged between the connections of the first lever element with the first and second linear drive. Thus, the two linear actuators engage on the same lever element on opposite sides of the axis of rotation. This arrangement allows the superposition of a rotational bending moment by an axial force, in particular a compressive or tensile force acting in the direction of the axis of rotation or in the direction of the longitudinal axis of the specimen with a simple structure of the device.

Der zweite Linearantrieb kann mit dem zweiten Hebelelement des zweiten Haltemittels verbunden sein. Damit können sowohl der erste als auch der zweite Linearantrieb zur Erzeugung des Umlaufbiegemoments verwendet werden.The second linear drive can be connected to the second lever element of the second holding means. Thus, both the first and the second linear drive can be used to generate the Umlaufbiegemoments.

Die Linearantriebe können bei einer bevorzugten Ausführungsform im Wesentlichen parallel zur Drehachse angeordnet sein und mit den Hebelelementen ein Gestänge bilden, das die Drehachse umgibt. Diese Ausführungsform hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, um auf einfache Weise die Überlagerung des Umlaufbiegemoments mit einer Axialkraft zu verwirklichen.The linear drives can be arranged in a preferred embodiment substantially parallel to the axis of rotation and form a linkage with the lever elements, which surrounds the axis of rotation. This embodiment has proven to be particularly useful to realize in a simple way the superposition of Umlaufbiegemoments with an axial force.

Ferner wird eine Vorrichtung zur Prüfung der Betriebsfestigkeit eines Körpers mit einem ersten und zweiten Haltemittel zur drehbaren Lagerung des Körpers um eine Drehachse beschrieben, die jeweils aus einer mit der Drehachse fluchtenden Ruhestellung in eine ausgelenkte Prüfbetriebsstellung um eine Schwenkachse schwenkbar sind. Die Vorrichtung umfasst wenigstens einem Drehantrieb zur Erzeugung einer Drehbewegung des Körpers um die Drehachse der mit einem der Haltemittel verbunden ist, sowie eine Belastungseinrichtung zur Einleitung einer Prüflast in den Körper. Die Belastungseinrichtung umfasst ein Hubgestänge zur Einleitung eines Biegemoments, das an den Haltemitteln senkrecht zur Drehachse angreift derart, dass die Haltemittel aus der Ruhestellung in die Prüfbetriebsstellung auslenkbar sind. Die Belastungseinrichtung umfasst ferner wenigstens einen Linearantrieb zur Einleitung einer Axialkraft, die dem Biegemoment überlagerbar ist. Der Linearantrieb ist vom Hubgestänge gesondert, insbesondere in Richtung der Drehachse entfernt angeordnet. Der Linearantrieb ist mit dem Drehantrieb zur Übertragung der Axialkraft verbunden ist, wobei der Drehantrieb axial entlang der Drehachse verschieblich ist.Further, a device for testing the fatigue strength of a body having a first and second holding means for rotatably supporting the body about an axis of rotation is described, each of a aligned with the axis of rotation rest position in a deflected Prüfbetriebsstellung about a pivot axis are pivotable. The device comprises at least one rotary drive for generating a rotational movement of the body about the axis of rotation which is connected to one of the holding means, and a loading device for introducing a test load into the body. The loading device comprises a lifting linkage for introducing a bending moment, which acts on the holding means perpendicular to the axis of rotation such that the holding means can be deflected from the rest position in the Prüfbetriebsstellung. The loading device further comprises at least one linear drive for introducing an axial force, which is superimposed on the bending moment. The linear drive is separate from the lift linkage, in particular arranged away in the direction of the axis of rotation. The linear drive is connected to the rotary drive for transmitting the axial force, wherein the rotary drive is axially displaceable along the axis of rotation.

Die Vorrichtung hat den Vorteil, dass die Axialkraft unmittelbar über den Drehantrieb in den Prüfkörper einleitbar ist, wodurch der Aufbau der Vorrichtung vereinfacht wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann unabhängig von einer zur Erzeugung eines Umlaufbiegemoments geeigneten Vorrichtung verwendet werden. Alternativ ist es auch möglich, die vorstehend beschriebene direkte Einleitung der Axialkraft im Zusammenhang mit einer zur Erzeugung eines Umlaufbiegemoments angepassten Vorrichtung einzusetzen, insbesondere im Zusammenhang mit einer Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7. Der mit dem Drehantrieb zur Übertragung der Axialkraft verbundene Linearantrieb entspricht in diesem Zusammenhang in seiner Funktion dem zweiten Linearantrieb.The device has the advantage that the axial force can be introduced directly via the rotary drive in the test body, whereby the structure of the device is simplified. The device according to the invention can be used independently of a device suitable for generating a circulating bending moment. Alternatively, it is also possible to use the above-described direct initiation of the axial force in connection with a device adapted for generating a Umlaufbiegemoments device, in particular in connection with a device according to at least one of claims 1 to 7. The connected to the rotary drive for transmitting the axial force linear drive corresponds in this context in its function to the second linear drive.

Die Erfindung beruht ferner auf dem Gedanken, ein Verfahren zur Prüfung der Betriebsfestigkeit eines Körpers anzugeben, bei dem der Körper eingespannt, mit einer Prüflast beaufschlagt und gleichzeitig um eine Drehachse gedreht wird. Zum Aufbringen der Prüflast wird wenigstens eine parallel zur Drehachse wirkende erste Axialkraft erzeugt, die mit einem Hebelelement zusammenwirkt und ein Biegemoment, insbesondere ein mit einer Axialkraft kombiniertes Biegemoment, im Körper erzeugt. Dabei wird zusätzlich zum Biegemoment, insbesondere zu dem mit einer Axialkraft kombinierten Biegemoment, auch eine Axialkraft, insbesondere eine variabel einstellbare Axialkraft, auf den Prüfkörper aufgebracht, die unabhängig vom Biegemoment eingestellt wird.The invention is further based on the idea to provide a method for testing the fatigue strength of a body, in which the body is clamped, subjected to a test load and simultaneously rotated about an axis of rotation. To apply the test load, at least one first axial force acting parallel to the axis of rotation is generated, which interacts with a lever element and generates a bending moment, in particular a bending moment combined with an axial force, in the body. In this case, in addition to the bending moment, in particular to the bending moment combined with an axial force, also an axial force, in particular a variably adjustable axial force, is applied to the test body, which is adjusted independently of the bending moment.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die beigefügten schematischen Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten erläutert. In diesen zeigenThe invention will be explained below with reference to embodiments with reference to the accompanying schematic drawings with further details. In this show

1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Prüfung der Betriebsfestigkeit eines Körpers nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel; und 1 a side view of an apparatus for testing the durability of a body according to an embodiment of the invention; and

2 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Prüfung der Betriebsfestigkeit eines Körpers. 2 a side view of a device for testing the durability of a body.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung bzw. einen Prüfstand zur Prüfung der Betriebsfestigkeit eines Prüfkörpers 15, der nicht nur eine Prüfung der Dauerschwingfestigkeit des Prüfkörpers bei Biegewechselbeanspruchung, bei der die Mittelspannung Null ist, ermöglicht. Der Prüfstand ermöglicht auch die Prüfung der Biegeschwellfestigkeit und erlaubt somit eine Berücksichtigung der Mittelspannungsempfindlichkeit bei der Prüfung der Betriebsfestigkeit. Bei vielen, insbesondere bei metallischen Werkstoffen, nimmt die Betriebsfestigkeit ab, wenn der betreffende Körper zusätzlich mit einer Mittelspannung beaufschlagt ist. 1 shows an inventive embodiment of a device or a test rig for testing the fatigue strength of a specimen 15 which not only allows a flexural fatigue test of the test piece under flexural fatigue stress at which the center stress is zero. The test bench also allows the testing of the bending fatigue strength and thus allows consideration of the medium-voltage sensitivity in the test of fatigue strength. In many, especially in metallic materials, the fatigue strength decreases when the body in question is additionally subjected to a medium voltage.

Der Prüfstand gemäß 1 ist für eine Überlagerung von Axialkräften in Richtung der Drehachse bzw. in Richtung der Längsachse des Probekörpers 15, d. h. von Zug- bzw. Druckkräften zusätzlich zum Biegemoment ausgebildet. Die in diesem Zusammenhang beschriebene Anordnung zur Einleitung des Biegemoments ist für eine Kombination mit einer Anordnung zur Einleitung einer Axialkraft in den Probekörper 15 besonders geeignet, wobei die Axialkraft unabhängig vom Biegemoment einstellbar ist. Die Erfindung ist nicht auf diese Kombination beschränkt. Vielmehr kann der nachfolgend näher beschriebene Hebelmechanismus im Zusammenhang mit einer parallel zur Drehachse des Körpers 10 wirkenden Axialkraft auch unabhängig von einer Anordnung zur Überlagerung des Umlaufbiegemoments durch eine Axialkraft verwendet werden.The test bench according to 1 is for a superposition of axial forces in the direction of the axis of rotation or in the direction of the longitudinal axis of the specimen 15 , ie formed by tensile or compressive forces in addition to the bending moment. The arrangement for initiating the bending moment described in this context is for a combination with an arrangement for introducing an axial force into the test specimen 15 particularly suitable, wherein the axial force is independent of the bending moment adjustable. The invention is not limited to this combination. Rather, the lever mechanism described in more detail below in connection with a parallel to the axis of rotation of the body 10 acting axial force and regardless of an arrangement for superposition of Umlaufbiegemoments be used by an axial force.

Der Prüfstand gemäß 1 umfasst Haltemittel 10a, 10b, in die der Probekörper 15 einspannbar bzw. eingespannt ist und die zur drehbaren Lagerung des Probekörpers 15 angepasst sind. Im eingespannten Zustand ist der Probekörper 15 um eine Drehachse D drehbar gelagert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel verläuft die Drehachse D in horizontaler Richtung. Eine andere Ausrichtung der Drehachse D ist möglich.The test bench according to 1 includes holding means 10a . 10b into which the specimen 15 is clamped or clamped and the rotatable mounting of the specimen 15 are adjusted. In the clamped state is the specimen 15 mounted rotatably about a rotation axis D. In the present embodiment, the rotation axis D extends in the horizontal direction. Another orientation of the rotation axis D is possible.

Die Haltemittel 10a, 10b umfassen jeweils Drehspindeln 16, die in einem ortsfest angeordneten Gehäuse 17 gelagert sind. Die Drehspindeln 16 weisen jeweils ein Spannzeug 18 auf, in das der Probekörper 15 im Prüfbetrieb eingespannt ist.The holding means 10a . 10b each include rotating spindles 16 placed in a fixed housing 17 are stored. The rotary spindles 16 each have a clamping device 18 into which the specimen 15 is clamped in test mode.

Der Prüfstand gemäß 1 weist einen Drehantrieb 11 auf, der mit dem ersten Haltemittel 10a, insbesondere mit der Drehspindel 16 des ersten Haltemittels 10a zur Erzeugung einer Drehbewegung eines Probekörpers 15 um die Drehachse D wirkverbunden ist. Das dem ersten Haltemittel 10a gegenüber angeordnete zweite Haltemittel 10b weist eine Lagerung auf, insbesondere eine Spindellagerung 19. Anstelle der Spindellagerung 19 kann ein zweiter Drehantrieb vorgesehen sein. Der erste Drehantrieb 11 und der zweite Drehantrieb können zusammenwirken derart, dass im Probekörper 15 ein Torsionsmoment erzeugbar ist.The test bench according to 1 has a rotary drive 11 on top of that with the first holding means 10a , in particular with the rotary spindle 16 of the first holding means 10a for generating a rotational movement of a test specimen 15 is operatively connected to the rotation axis D. That the first holding means 10a arranged opposite second holding means 10b has a storage, in particular a spindle bearing 19 , Instead of the spindle bearing 19 may be provided a second rotary drive. The first rotary drive 11 and the second rotary drive can cooperate such that in the specimen 15 a torsional moment is generated.

Zur Erzeugung des Umlaufbiegemoments ist wenigstens das erste Haltemittel 10a, insbesondere beide Haltemittel 10a, 10b jeweils aus einer mit der Drehachse D fluchtenden Ruhestellung in eine ausgelenkte Prüfbetriebsstellung schwenkbar. Dazu sind die beiden Haltemittel 10a, 10b jeweils um eine Schwenkachse S schwenkbar gelagert. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist jedem Haltemittel 10a, 10b ein Lagerbock 20 zugeordnet, der jeweils ein mit dem Drehantrieb 11 bzw. mit der Spindellagerung 19 verbundenes Schwenklager 21 aufweist. Das Schwenklager 21 ist so angeordnet, dass die Schwenkachse S senkrecht zur Drehachse D verläuft und diese schneidet. Andere Lagerungsmöglichkeiten der Haltemittel 10a, 10b sind möglich. To generate the Umlaufbiegemoments is at least the first holding means 10a , in particular both holding means 10a . 10b each pivotable from a rest position aligned with the rotation axis D in a deflected Prüfbetriebsstellung. These are the two holding means 10a . 10b each mounted pivotably about a pivot axis S. In the embodiment according to 1 is every holding means 10a . 10b a bearing block 20 assigned, each one with the rotary actuator 11 or with the spindle bearing 19 connected pivot bearing 21 having. The pivot bearing 21 is arranged so that the pivot axis S is perpendicular to the axis of rotation D and this intersects. Other storage possibilities of the holding means 10a . 10b are possible.

Für den Längenausgleich im Prüfbetrieb ist einer der beiden Lagerböcke 20 bzw. generell eines der beiden Haltemittel 10a, 10b axial verschieblich und zwar entlang der Drehachse D. Bei dem Prüfstand gemäß 1 ist beispielsweise der Lagerbock 20 für den Drehantrieb 11 axial verschieblich. Es ist auch möglich, den anderen Lagerbock 20 für die Spindellagerung 19 axial verschieblich anzuordnen. Der jeweils andere Lagerbock 20 bzw. generell das jeweils andere Haltemittel 10a, 10b ist ortsfest angeordnet und mit einem Fundament der Prüfmaschine verbunden. Bei dem Prüfstand gemäß 1 erfolgt über den axial verschieblichen Lagerbock 20 keine aktive Krafteinleitung. Das axial verschiebliche Haltemittel kann auch mit einer in Richtung der Drehachse wirkenden Axialkraft beaufschlagt werden.For the length compensation in the test mode is one of the two bearing blocks 20 or generally one of the two holding means 10a . 10b axially displaceable along the axis of rotation D. In the test stand according to 1 is for example the bearing block 20 for the rotary drive 11 axially displaceable. It is also possible the other bearing block 20 for spindle storage 19 axially displaceable to arrange. The other bearing bracket 20 or in general the other holding means 10a . 10b is stationary and connected to a foundation of the testing machine. In the test bench according to 1 takes place via the axially displaceable bearing block 20 no active force transmission. The axially displaceable holding means can also be acted upon by an axial force acting in the direction of the axis of rotation.

Zusätzlich oder alternativ zu dem Längenausgleich durch Axialverschiebung kann der Längenausgleich durch ein elastisch verformbares Zwischenelement bewirkt werden, das mit einem der Haltemittel 10a, 10b zusammenwirkt (nicht dargestellt).Additionally or alternatively to the length compensation by axial displacement of the length compensation can be effected by an elastically deformable intermediate element, which with one of the holding means 10a . 10b interacts (not shown).

Zur Einleitung einer Prüflast in den Körper 15 weist der Prüfstand gemäß 1 eine Belastungseinrichtung 12 auf. Die Belastungseinrichtung 12 umfasst wenigstens einen ersten Linearantrieb 13a, der beabstandet von der Drehachse D angeordnet und zur Erzeugung einer parallel zur Drehachse D wirkenden ersten Axialkraft ausgebildet ist. Dazu weist der erste Linearantrieb 13a ein Kraftübertragungselement, insbesondere eine Spindel 22a oder eine Stange, beispielsweise eine Zahnstange, auf. Die Spindel 22a ist mit einem Motor 23a verbunden und linear, d. h. in Längsrichtung der Spindel entlang der Drehachse D beweglich. Wie durch den Doppelpfeil verdeutlicht, kann die Spindel 22a ausgefahren oder eingefahren werden, so dass die wirksame Länge der Spindel 22a veränderlich ist.To initiate a test load in the body 15 the test bench is in accordance with 1 a loading device 12 on. The loading device 12 comprises at least a first linear drive 13a , which is spaced from the axis of rotation D and formed to generate a parallel to the rotation axis D acting first axial force. For this purpose, the first linear drive 13a a power transmission element, in particular a spindle 22a or a rod, for example a rack. The spindle 22a is with a motor 23a connected and linear, ie in the longitudinal direction of the spindle along the axis of rotation D movable. As illustrated by the double arrow, the spindle can 22a extended or retracted so that the effective length of the spindle 22a is changeable.

Andere Stellmittel, beispielsweise Schub- und Zugstangen oder Kolben/Zylinderanordnungen, sind möglich. Allgemein sind mechanische und/oder hydraulische und/oder pneumatische Linearantriebe möglich. Dies gilt für alle Linearantriebe der verschiedenen Ausführungsbeispiele.Other adjusting means, such as push and pull rods or piston / cylinder arrangements, are possible. In general, mechanical and / or hydraulic and / or pneumatic linear drives are possible. This applies to all linear drives of the various embodiments.

Der erste Linearantrieb 13a ist mit den beiden Haltemitteln 10a, 10b wirkverbunden, insbesondere durch einen Hebelmechanismus, und ermöglicht die Erzeugung eines Umlaufbiegemoments im Probekörper 15. Dazu weisen das erste und zweite Haltemittel 10a, 10b jeweils ein erstes und zweites Hebelelement 14a, 14b auf. Die beiden Hebelelemente 14a, 14b sind mit dem zugehörigen Halteelement 10a, 10b insbesondere mit dem Gehäuse 17 zur Übertragung eines Moments fest verbunden. Wie in 1 zu erkennen, sind die beiden Hebelelemente 14a bzw. die Hebelarme senkrecht zur Drehachse D angeordnet. Eine andere Anordnung, insbesondere unter einem Winkel zur Drehachse D ist möglich. Im Beispiel gemäß 1 sind die beiden Hebelelemente 14a, 14b parallel zueinander angeordnet.The first linear drive 13a is with the two holding means 10a . 10b operatively connected, in particular by a lever mechanism, and allows the generation of a Umlaufbiegemoments in the sample 15 , For this purpose, the first and second retaining means 10a . 10b in each case a first and second lever element 14a . 14b on. The two lever elements 14a . 14b are with the associated holding element 10a . 10b especially with the housing 17 firmly connected to transmit a moment. As in 1 to recognize, are the two lever elements 14a or the lever arms are arranged perpendicular to the axis of rotation D. Another arrangement, in particular at an angle to the axis of rotation D is possible. In the example according to 1 are the two lever elements 14a . 14b arranged parallel to each other.

Der erste Linearantrieb 13a ist jeweils mit dem ersten und zweiten Hebelelement 14a, 14b verbunden, insbesondere gelenkig verbunden. Konkret ist ein erstes Ende der Spindel 22a mit dem ersten Hebelelement 14a und ein zweites Ende der Spindel 22a mit dem zweiten Hebelelement 14b verbunden. Die Verbindung des zweiten Endes der Spindel 22a mit dem zweiten Hebelelement 14b kann durch ein Mittel zur Weg-Kraftkopplung, beispielsweise durch eine Feder 23 erfolgen. Es ist auch möglich, dass nur ein einziges Hebelelement 14a mit dem Linearantrieb 13a verbunden ist. Die Hebelelemente 14a, 14b und der erste Linearantriebe 13a bilden dabei ein Gestänge 25, insbesondere ein Axialgestänge, dessen Antriebskomponente sich in Längsrichtung der Anordnung entlang der Drehachse D erstreckt.The first linear drive 13a is in each case with the first and second lever element 14a . 14b connected, in particular articulated connected. Specifically, a first end of the spindle 22a with the first lever element 14a and a second end of the spindle 22a with the second lever element 14b connected. The connection of the second end of the spindle 22a with the second lever element 14b can by a means for Weg-power coupling, for example by a spring 23 respectively. It is also possible that only a single lever element 14a with the linear drive 13a connected is. The lever elements 14a . 14b and the first linear actuator 13a form a linkage 25 , in particular an axial linkage, the drive component of which extends in the longitudinal direction of the arrangement along the axis of rotation D.

Durch Betätigung des ersten Linearantriebs 13a werden das erste und zweite Hebelement 14a, 14b jeweils mit einer parallel von der Drehachse beabstandet wirkenden Axialkraft beaufschlagt. Dadurch wird der Prüfkörper durch ein Biegemoment und eine Axialkraft (Zugkraft/Druckkraft) belastet. Durch zusätzliche Drehung des Prüfkörpers wird ein Umlaufbiegemoment hervorgerufen.By actuating the first linear drive 13a become the first and second lifting element 14a . 14b each acted upon by a parallel spaced from the axis of rotation acting axial force. As a result, the specimen is loaded by a bending moment and an axial force (tensile force / compressive force). By additional rotation of the specimen a circulating bending moment is caused.

Zur Überlagerung des durch den ersten Linearantrieb 13a einstellbaren Umlaufbiegemoments durch eine Axialkraft, die unabhängig vom Biegemoment einstellbar ist, ist ein zweiter Linearantrieb 13b vorgesehen, der zur Erzeugung einer parallel zur Drehachse D wirkenden zweiten Axialkraft angepasst ist. Der zweite Linearantrieb 13b wirkt mit dem ersten und zweiten Halteelement 10a, 10b zusammen derart, dass in den Körper 15 eine das Umlaufbiegemoment überlagernde Axialkraft einleitbar ist. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist dazu der zweite Linearantrieb 13b mit dem ersten Hebelelement 14a des ersten Haltemittels 10a verbunden. Die Drehachse D verläuft zwischen den beiden Verbindungsstellen des ersten Hebelelements 14a mit dem ersten und dem zweiten Linearantrieb 13a, 13b, wie in 1 dargestellt. Der zweite Linearantrieb 13b ist mit dem zweiten Hebelelement 14b verbunden. Die Anordnung und Ausbildung des zweiten Linearantriebs 13b entspricht der Anordnung und Ausbildung des ersten Linearantriebs 13a. Alle Merkmale, die im Zusammenhang mit dem ersten Linearantrieb 13a offenbart sind, werden hiermit auch im Zusammenhang mit dem zweiten Linearantrieb 13b offenbart.For superposition of the first linear drive 13a adjustable Umlaufbiegemoments by an axial force that is independent of the bending moment adjustable, is a second linear drive 13b provided, which is adapted to generate a parallel to the rotation axis D acting second axial force. The second linear drive 13b acts with the first and second retaining element 10a . 10b together in such a way that in the body 15 a rotational force superimposed on the rotational bending moment can be introduced. In the embodiment according to 1 is the second linear drive 13b with the first lever element 14a of the first holding means 10a connected. The rotation axis D extends between the two Connecting points of the first lever element 14a with the first and the second linear drive 13a . 13b , as in 1 shown. The second linear drive 13b is with the second lever element 14b connected. The arrangement and design of the second linear drive 13b corresponds to the arrangement and design of the first linear drive 13a , All the features associated with the first linear actuator 13a are disclosed, are hereby also in connection with the second linear drive 13b disclosed.

Die beiden Linearantriebe 13a, 13b wirken jeweils parallel zur Drehachse D und weisen parallel zur Drehachse D linear verschiebliche Stellmittel (Spindeln 22a, 22b) auf. Die Linearantriebe 13a, 13b, insbesondere die Stellmittel, sind von der Drehachse D beabstandet angeordnet.The two linear drives 13a . 13b each act parallel to the axis of rotation D and have parallel to the axis of rotation D linearly displaceable actuating means (spindles 22a . 22b ) on. The linear drives 13a . 13b , in particular the adjusting means, are arranged at a distance from the axis of rotation D.

Die beiden Linearantriebe 13a, 13b bilden zusammen mit den Hebelelementen 14a, 14b ein Gestänge, insbesondere ein Parallelgestänge bzw. ein Axialgestänge, das die Drehachse D umgibt und das durch Betätigung der Linearantriebe geometrisch veränderbar ist derart, dass eine Neigung der Hebelelemente 14a, 14b und somit eine Auslenkung der Haltemittel 10a, 10b einstellbar, bzw. allgemein ein Biegemoment in den Prüfkörper zwischen den Haltemitteln 10a, 10b einleitbar ist. Dabei sind die Linearantriebe 13a, 13b parallel zur Drehachse D angeordnet und von dieser beabstandet. Die Linearantriebe 13a, 13b sind insbesondere symmetrisch zur Drehachse D angeordnet. Die Hebelelemente 14a, 14b sind zumindest in der Ruhestellung senkrecht zur Drehachse D angeordnet.The two linear drives 13a . 13b form together with the lever elements 14a . 14b a linkage, in particular a parallel linkage or an axial linkage, which surrounds the axis of rotation D and which is geometrically variable by actuation of the linear drives such that an inclination of the lever elements 14a . 14b and thus a deflection of the holding means 10a . 10b adjustable, or generally a bending moment in the test specimen between the holding means 10a . 10b can be introduced. Here are the linear drives 13a . 13b arranged parallel to the axis of rotation D and spaced therefrom. The linear drives 13a . 13b are arranged in particular symmetrically to the rotation axis D. The lever elements 14a . 14b are arranged at least in the rest position perpendicular to the axis of rotation D.

Im Prüfbetrieb funktioniert der Prüfstand gemäß 1 wie folgt:
Zur Einstellung einer kombinierten Prüflast wird beispielsweise der erste Linearantrieb 13a betätigt derart, dass die Spindel 22a ausgefahren wird, so dass der Abstand zwischen den beiden Hebelelementen 14a, 14b im Bereich der Spindel 22a vergrößert wird. Dadurch werden die mit den Hebelelementen 14a, 14b verbundenen Haltemittel 10a, 10b aus der Ruhestellung ausgelenkt und schwenken um die Schwenkachse S. Dadurch kommt es zu einer Biegung des Probekörpers 15, in den eine Biegespannung induziert wird. Durch Erzeugung einer Drehbewegung des Probekörpers 15 durch den Drehantrieb 11 wird dieser mit einem Umlaufbiegemoment beaufschlagt. Das durch den ersten Linearantrieb 13a aufgebrachte Biegemoment kann konstant sein oder während des Prüfbetriebs verändert werden.In test mode the test bench works according to 1 as follows:
To set a combined test load, for example, the first linear actuator 13a operated in such a way that the spindle 22a is extended so that the distance between the two lever elements 14a . 14b in the area of the spindle 22a is enlarged. This will be the with the lever elements 14a . 14b connected holding means 10a . 10b deflected from the rest position and pivot about the pivot axis S. This leads to a bending of the specimen 15 in which a bending stress is induced. By generating a rotational movement of the specimen 15 through the rotary drive 11 this is subjected to a rotational bending moment. That through the first linear drive 13a Applied bending moment can be constant or changed during the test operation.

Zur Einstellung der Mittelspannung, insbesondere zum Einstellen des Schwellbetriebs der Prüfvorrichtung gemäß 1 wird der zweite Linearantrieb 13b betätigt. Dazu wird die zweite Spindel 22b des zweiten Linearantriebs 13b ausgefahren, die gegen das durch den ersten Linearantrieb 13a erzeugte Moment arbeitet und eine Axialkraft, insbesondere eine Zugkraft auf den Probekörper 15 ausübt. Die durch den zweiten Linearantrieb 13b erzeugte Axialkraft kann konstant sein oder während des Prüfbetriebs verändert werden.For setting the medium voltage, in particular for setting the threshold operation of the test device according to 1 becomes the second linear drive 13b actuated. This is the second spindle 22b of the second linear drive 13b extended, against the first by the linear drive 13a produced moment works and an axial force, in particular a tensile force on the specimen 15 exercises. The through the second linear drive 13b generated axial force can be constant or changed during the test operation.

Zur Überlagerung des Umlaufbiegemoments mit einer Druckkraft werden die beiden Linearantriebe 13a, 13b entsprechend umgekehrt betrieben.To superimpose the Umlaufbiegemoments with a compressive force, the two linear actuators 13a . 13b operated in reverse accordingly.

Im Prinzip kann auch ein wechselndes Biegemoment mit den beiden zur Drehachse parallelen Linearantrieben bei nicht drehendem Probekörper aufgebracht werden, indem die Linearantriebe mit wechselnden Axialkräften betrieben werden.In principle, a changing bending moment with the two linear drives parallel to the axis of rotation can also be applied with the specimen not rotating, by operating the linear drives with alternating axial forces.

Insgesamt kann die Vorrichtung wie folgt betrieben werden:
Ein reines Biegemoment ohne Axialkraft wird erzeugt, wenn beide Linearantriebe 13a, 13b gleich große Zug- und Druckkräfte erzeugen, die sich gegenseitig aufheben. Ein Linearantrieb 13a wird dabei ausgefahren (Zugkraft) und der andere Linearantrieb 13b wird eingefahren (Druckkraft). Für die Überlagerung mit einer Zugkraft bestehen 2 Möglichkeiten: Mit einem der Linearantriebe 13a wird eine Zugkraft erzeugt, die größer ist, als die mit dem anderen Linearantrieb 13b erzeugte Druckkraft, so dass insgesamt eine Zugkraft resultiert. Alternativ können beide Linearantriebe 13a, 13b Zugkräfte erzeugen, die unterschiedlich groß sind, so dass ein Biegemoment resultiert. Dasselbe gilt in analoger Weise für die Überlagerung mit einer Druckkraft. Die Erzeugung einer reinen Axialkraft ist bei gleich großen Zugkräften bzw. bei gleich großen Druckkräften im Prinzip möglich, in der Praxis aber weniger relevant.Overall, the device can be operated as follows:
A pure bending moment without axial force is generated when both linear drives 13a . 13b generate equal tensile and compressive forces that cancel each other out. A linear drive 13a is extended (traction) and the other linear drive 13b is retracted (compressive force). There are two possibilities for superposition with a tensile force: with one of the linear drives 13a a tensile force is generated which is greater than that with the other linear drive 13b generated compressive force, so that a total of a tensile force results. Alternatively, both linear drives 13a . 13b Create tensile forces that are different in size, so that a bending moment results. The same applies analogously for the superimposition with a compressive force. The generation of a pure axial force is possible with equal pulling forces or with equal compressive forces in principle, but less relevant in practice.

Die Erfindung ist nicht auf das in 1 dargestellte Parallelgestänge als einzige Belastungseinrichtung 12 beschränkt. Vielmehr können weitere Linearantriebe vorgesehen sein, die jeweils über einen weiteren Hebelmechanismus mit den Haltemitteln 10a, 10b verbunden sind. Die weiteren Hebelanordnungen können entsprechend der in 1 dargestellten Hebelanordnung ausgebildet sein bzw. ein entsprechendes Gestänge aufweisen. Die sich dabei ergebende Wechselwirkung bzw. Auslenkung der Gestänge kann beispielsweise durch die Federn 23 kompensiert werden.The invention is not on the in 1 illustrated parallel linkage as the only load device 12 limited. Rather, further linear drives can be provided, each with a further lever mechanism with the holding means 10a . 10b are connected. The other lever arrangements can according to the in 1 be illustrated lever assembly or have a corresponding linkage. The resulting interaction or deflection of the linkage, for example, by the springs 23 be compensated.

Ferner ist es möglich, die Position der Anlenkstellen der Linearantriebe 13a, 13b an den Hebelelementen 14a, 14b zu variieren. Durch die Änderung der Hebellänge ist das maximal aufbringbare Umlaufbiegemoment einstellbar. Es ist auch möglich, den ersten und/oder zweiten Linearantrieb 13a, 13b schräg bezogen auf die Drehachse D anzuordnen. Dadurch können die Umlaufbiegemomente variiert werden, die jeweils im Bereich der Haltemittel 10a, 10b eingeleitet werden. Es versteht sich, dass der vorstehend gebrauchte Begriff „Axialkraft” auch Axialkraftkomponenten umfasst, die parallel zur Drehachse D bzw. in Richtung der Drehachse D wirkt. Dabei kann der erste und/oder der zweite Linearantrieb 13a, 13b einerseits am Gehäuse 17 der Spindellagerung 19 und andererseits am gegenüber angeordneten ersten Hebelelement 14a angreifen.Furthermore, it is possible, the position of the articulation points of the linear drives 13a . 13b on the lever elements 14a . 14b to vary. By changing the lever length, the maximum aufbringbare Umlaufbiegemoment is adjustable. It is also possible, the first and / or second linear drive 13a . 13b to be arranged obliquely relative to the axis of rotation D. As a result, the Umlaufbiegemomente can be varied, each in the field of holding means 10a . 10b be initiated. It is understood that the term "axial force" used above also includes axial force components which acts parallel to the axis of rotation D or in the direction of the axis of rotation D. In this case, the first and / or the second linear drive 13a . 13b on the one hand on the housing 17 the spindle bearing 19 and on the other hand on the opposite first lever element 14a attack.

Es ist auch möglich, den ersten und/oder zweiten Linearantrieb 13a, 13b nur an einem ersten Ende mit dem ersten und/oder zweiten Hebelelement 14a, 14b zu verbinden. Das andere Ende des ersten und/oder zweiten Linearantriebs 13a, 13b kann mit einem Rahmen des Prüfstandes verbunden sein.It is also possible, the first and / or second linear drive 13a . 13b only at a first end with the first and / or second lever element 14a . 14b connect to. The other end of the first and / or second linear drive 13a . 13b can be connected to a frame of the test bench.

Es ist ferner möglich, einen der beiden Linearantriebe 13a, 13b mit dem Drehantrieb 11 oder mit der Spindellagerung 19 zu koppeln, wie in 2 dargestellt. Der andere Linearantrieb 13a, 13b ist entsprechend dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 als Belastungseinrichtung 12 ausgebildet. Damit könnte einer der beiden in 1 dargestellten Linearantriebe 13a, 13b entfallen derart, dass das Gestänge für die Einleitung des Biegemoments einen einzigen Linearantrieb 13a umfasst, der an beiden Enden mit den Hebelelementen 14a, 14b verbunden ist. Die Axialkraft kann durch Verschieben der Antriebseinheit und das Umlaufbiegemoment durch Betätigen des zwischen den beiden Hebelelementen 14a, 14b wirkenden einzigen Linearantriebs 13a erzeugt werden.It is also possible, one of the two linear actuators 13a . 13b with the rotary drive 11 or with the spindle bearing 19 to pair, as in 2 shown. The other linear drive 13a . 13b is according to the embodiment according to 1 as a load device 12 educated. This could be one of the two in 1 illustrated linear actuators 13a . 13b omitted so that the linkage for the initiation of the bending moment a single linear drive 13a includes, at both ends with the lever elements 14a . 14b connected is. The axial force can be achieved by moving the drive unit and the rotational bending moment by operating the between the two lever elements 14a . 14b acting single linear actuator 13a be generated.

Wenn auf die Einleitung der zusätzlichen, unabhängig vom Biegemoment einstellbaren Axialkraft verzichtet werden soll, kann die Vorrichtung einen einzigen Linearantrieb 13a umfassen, der mit einem einzigen Hebelelement 14a oder mit beiden Hebelementen 14a, 14b verbunden ist.If you want to dispense with the introduction of additional, independent of the bending moment adjustable axial force, the device can be a single linear actuator 13a include that with a single lever element 14a or with both lifting elements 14a . 14b connected is.

Bei der Vorrichtung gemäß 2 erfolgt die Krafteinleitung einerseits durch eine Hubeinrichtung 24 mit einem Hubgestänge 25, das an den beiden Halteelementen 10a, 10b senkrecht zur Drehachse D angreift und im Prüfbetrieb die Halteelementen 10a, 10b auslenkt. Die Hubeinrichtung 24 ist durch eine Feder 26 mit dem Gestänge gekoppelt. Durch die Hubeinrichtung 24 bzw. das Hubgestänge 25 wird ein Biegemoment im Probekörper 15 erzeugt.In the device according to 2 the introduction of force is on the one hand by a lifting device 24 with a lifting linkage 25 attached to the two retaining elements 10a . 10b perpendicular to the axis of rotation D attacks and in testing the holding elements 10a . 10b deflects. The lifting device 24 is by a spring 26 coupled with the linkage. By the lifting device 24 or the lifting linkage 25 becomes a bending moment in the specimen 15 generated.

Andererseits erfolgt die Krafteinleitung durch den Linearantrieb 13c, der in seiner Funktion dem zweiten Linearantrieb 13b gemäß 1 entspricht und der Überlagerung des Biegemoments durch eine Axialkraft dient. Der Linearantrieb 13c greift am Drehantrieb 11, insbesondere an einem Gestell oder Gehäuse oder an einer anderen für die Krafteinleitung geeigneten Komponente des Drehantriebs 11 an und leitet über diesen eine Axialkraft (Zugkraft/Druckkraft) in den Probekörper 11 ein. Dazu ist der zusammen mit dem ersten Haltemittel 10a um die Schwenkachse S schwenkbare Drehantrieb 11 entlang der Drehachse D verschieblich, bzw. parallel zur Drehachse verschieblich. Der Linearantrieb 13c ist durch eine Feder mit dem Drehantrieb 11 gekoppelt.On the other hand, the force is introduced by the linear drive 13c , in its function the second linear actuator 13b according to 1 corresponds and the superposition of the bending moment by an axial force is used. The linear drive 13c engages the rotary drive 11 , In particular on a frame or housing or other suitable for the introduction of force component of the rotary drive 11 and passes over this an axial force (tensile force / compressive force) in the specimen 11 one. This is together with the first holding means 10a pivotable about the pivot axis S rotary drive 11 displaceable along the axis of rotation D, or displaceable parallel to the axis of rotation. The linear drive 13c is by a spring with the rotary drive 11 coupled.

Optional können beide Prüfstände gemäß 1, 2 jeweils eine Biegemomentmesseinheit 27 aufweisen, die beispielsweise dem ersten Haltemittel 10a zugeordnet ist.Optionally, both test benches can be designed according to 1 . 2 one bending moment measuring unit each 27 have, for example, the first holding means 10a assigned.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

10a10a: 1. Haltemittel1st holding means
10b10b: 2. Haltemittel2. Holding means
1111: Drehantriebrotary drive
1212: Belastungseinrichtungloading device
13a13a: 1. Linearantrieb1. Linear drive
13b13b: 2. Linearantrieb2. Linear drive
14a14a: 1. Hebelelement1st lever element
14b14b: 2. Hebelelement2nd lever element
1515: Probekörperspecimens
1616: Drehspindelspindle
1717: Gehäusecasing
1818: Spannzeugfixture
1919: Spindellagerungspindle bearing
2020: Lagerbockbearing block
2121: Schwenklagerpivot bearing
22a, 22b22a, 22b: Spindelspindle
2323: Federfeather
2424: Hubeinrichtunglifting device
2525: Hubgestängelifting linkage
2626: Federfeather
2727: Messeinheitmeasuring unit
DD: Drehachseaxis of rotation
SS: Schwenkachseswivel axis

Claims

Device for testing the fatigue strength of a body with - holding means ( 10a . 10b ) for rotatably supporting the body about an axis of rotation, wherein at least a first and / or a second holding means ( 10a . 10b ) is in each case pivotable about a pivot axis from a rest position aligned with the axis of rotation in a deflected test operating position, - at least one rotary drive ( 11 ) for generating a rotational movement of the body about the axis of rotation and - a loading device ( 12 ) for introducing a test load into the body, characterized in that the loading device ( 12 ) at least one first linear drive ( 13a ), which is designed to generate a parallel to the axis of rotation acting first axial force, and the first pivotable retaining means ( 10a ) a first lever element ( 14a ), which with the first linear drive ( 13a ) is connected such that in the body a bending moment can be introduced, wherein the loading device ( 12 ) at least one second linear drive ( 13b ) which is designed to generate a second axial force acting parallel to the axis of rotation and to be connected to the first and / or second holding element ( 10a . 10b ) is connected such that in the body an axial force superimposed on the bending moment is introduced independently of the bending moment.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the second holding means ( 10b ) a second lever element ( 14b ) having.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the first linear drive ( 13a ) with the second holding means ( 10b ), in particular with the second lever element ( 14b ) connected is.

Device according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the second linear drive ( 13b ) with the first lever element ( 14a ) of the first holding means ( 10a ), wherein the axis of rotation between the connections of the first lever element ( 14a ) with the first and second linear drive ( 13a . 13b ) is arranged.

Device according to at least one of claims 2 to 4, characterized in that the second linear drive ( 13b ) with the second lever element ( 14b ) of the second holding means ( 10b ) connected is.

Device according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the linear drives ( 13a . 13b ) are arranged substantially parallel to the axis of rotation and with the lever elements ( 14a . 14b ) form a linkage surrounding the axis of rotation.

A method for testing the fatigue strength of a body, in which the body is clamped, subjected to a test load and simultaneously rotated about a rotation axis, wherein for applying the test load at least one parallel to the rotation axis acting first axial force is generated, which with a lever element ( 14a ) and generates a bending moment in the body, wherein for applying the test load at least one parallel to the axis of rotation acting second axial force is generated, which is superimposed on the bending moment.